CN101264495A - 高张力金属板的成型制法及该冲压设备 - Google Patents

Abstract

一种高张力金属板的成型制法及该冲压设备，是利用冲压设备使具有一预定面积的高张力金属板成型，该具有一预定面积的高张力金属板被放置在冲压设备的冲头、上模与压料板之间，其中该冲头与压料板的压着部两边形成有一段差区，该段差区相对设于高张力金属板预定弯折的外缘部，在高张力金属板成型的过程中，高张力金属板将充分受到该段差区的压制而在尾端形成一段差，可避免该高张力金属板成型后的反弹作用；以及通过本发明的金属板成型制品，不会产生硬化，同时可降低施加于冲压模具的成型压力，减省人力、工种和对于能源、功率的消耗，且进一步提升模具的使用寿命。

Description

高张力金属板的成型制法及该冲压设备

技术领域

本发明涉及高张力金属板的成型制法及该冲压设备，特别是指一种透过该冲压设备的冲头与压料板的压着部两边形成段差区，以该段差区能避免高张力金属板成型后的反弹作用力的方法及该冲压设备。

背景技术

金属具有极佳的强度和适当的挠、韧度，常用来做为需要强度的结构件，在一单位面积上所施加的力量超过其拉伸强度时，金属不会像陶瓷或砖块等脆性材料一样马上断裂，而是产生变形，也就是说金属具有可塑性，故一般称它为塑性变形；让金属产生塑性变形必须以强度更高于金属的钢材来制作模具，通常其工作步骤是将钢材依所要成形的形状做出上、下模具，然后把上下模具打开后置入材料，再把模具固定在称为冲床的设备上，让冲床提供成形所需的力量，带动模具做上下合模/开模的动作。合模使材料成形，开模让原材料做进出的动作，以冲床、模具及原材料构成一套冲压成形系统，在强压之下，即使是强度甚佳的金属也不得不随模具形状而变形。

请同时参阅图1所示，为习知将高张力金属板成型的步骤及该模具设计。其中，高张力金属板10置放在上模具20以及下模冲头22之间，在下模冲头22冲压的过程，由压料板24进行夹持该高张力金属板10，但在冲压的过程中，该高张力金属板10的板材特性及其内应力对于冲压的抗力影响，高张力金属板10的尾端12时常容易产生大幅反弹(翘起)或挠曲，严重影响产品质量，其结果如图2所示。

又，因为金属板尾端翘起或挠曲以致于冲压后无法一次完成规格所要求的角度以及形状，故必须加上后制作业。故习知的做法加上后制作业的制程为：(一)成型、(二)剪边、(三)整形、(四)再整形，共计有四项制程。亦或是：(一)下料、(二)成型、(三)二次成型、(四)整形、(五)再整形，共计有五项制程。上述两种制程方式过程冗长，生产速度缓慢，影响甚巨的部分则在于金属板材料经过多道加工程序后，将于表面留下压纹、刮压痕迹，成品质量受到影响，更必需包含再次以加工恢复光滑表面的再次加工制程。

举一实例来说，为避免反弹和增加成型产品的准确度，一般如果要成型一预定角度，则需要藉模具经加上所述的多次的“成型”、“整型”等冲压弯折，和调整其冲压成型的成品至标准的弯曲形状，其需要经多次成型加工、整形调整，该冲压时间、搬运过程、开模合模操作耗费人力、工种和动力，作业相当繁琐；再者，多次的“成型”、“整型”的冲压成型作业，不仅工时成本高，且减损模具使用寿命，同时成型制品也会硬化，不利加工程序。

发明内容

本发明的主要目的在于，在预定弯折的产品外缘产生一段差结构，可形成该段差的模具将于冲头与压料板分隔的分模线，使高张力金属板在成型的过程中充分压制金属板避免反弹。

本发明的次一目的在于，将金属材料成型的制程缩减，利用该冲压设备将制程缩减为(一)成型、(二)剪边、(三)整形，以减少人力、工时和降低功率消耗，大量降低开模成本及冲压制程费用，且成型制品不会产生刮、压痕迹和硬化，便利于加工程序，提升成型制品质量。

本发明的高张力金属板的冲压设备，包括有：一冲头，一与该冲头为相对应的上模以及一压料板，其中，该冲头与压料板的压着部两边形成有一段差区，该段差区相对设于高张力金属板预定弯折的外缘部，使具有一预定面积的高张力金属板被放置在冲压设备的冲头与压料板之间，在金属板材料成型的过程中，金属板材料将充分受到该段差区的压制而在尾端形成一段差，可避免该金属板材料成型后的反弹作用。

透过上述的冲压设备，本发明具有下列冲压步骤：将压料板位于一预计高度，该高度略与冲头相同而形成一平面，将金属板材料置放在该平面上，之后进行第一阶段冲压。该第一阶段冲压是由一驱动机构驱使冲头上升一第一距离，使该高张力金属板呈现粗略变形，同时该变形部分以冲头与压料板的压着部两边段差为变化，第二阶段冲压再由驱动机构驱使冲头上升一第二距离，使该高张力金属板呈现大体变形，第三阶段冲压则由驱动机构驱使冲头上升一第三距离而冲压到底，透过分阶段冲压以及段差区的设置，将使高张力金属板在成型的过程中在尾端形成一段差充分到压制，故高张力金属板材料将塑性变形，产品成型过程仅需成型、剪边、整形三步骤即可。

本发明更进一步在上模的侧端边设有一调整机构，藉以调整冲头与压料板之间的段差区，使本冲压设备更具弹性。

本发明在预定弯折成品外缘的模具设计一段差区，成为冲头与压料板分隔的分模线，使高张力金属板材料在成型的过程充分受到压制，避免高张力金属板的边为反弹或挠曲状态，省却冲压后需经多次整形的缺失。

在制作相同经冲压产生的产品时，本发明较先前技术省略一到二步骤可减少工种和作业人员，故相对可以提升生产效率且降低成本，避免瑕疵品形成的机率；以及通过本发明的金属板成型制品，不会产生硬化，同时可降低施加于冲压模具的成型压力，减省人力、工种和对于能源、功率的消耗，且进一步提升模具的使用寿命。

以下将配合图式说明本发明的实施例，下述所列举的实施例仅用以阐明本发明，并非用以限定本发明的范围，任何熟习此技艺者，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

附图说明

图1为习知高张力金属板成型模具设备；

图2为透过习知模具设备所成型的高张力金属板；

图3为本发明的冲压设备示意图；

图4至图6为展现一系列冲压设备的冲压过程；

图7为本发明冲压高张力金属板成型示意图；

图8为本发明的冲压设备搭配调整机构示意图。

主要组件符号说明

10高张力金属板    12尾端

14段差            20上模具

22下模冲头        24压料板

30上模            32冲头

34压料板        34a压着部

36调整机构      362导螺杆

364垫体         40驱动机构

S段差区         C分模线

具体实施方式

本发明所述的高张力金属板，举例来说可为将钢材经过加工的高张力钢板，由于其高性能及减轻重量的优点，渐渐成为汽车材料的主角，譬如使用在：车身骨架、车架、保险杆等，该强度的增加是添加微量合金元素，如Nb、Cu、V、Ti等，当然特殊的轧延及退火技术也是达到期望特性的必要步骤。当然，属于高张力金属特性者范围广泛，故当不以此为限定。

请参阅图3所示，本发明的冲压设备包括有冲头32(Punch)、上模30(DIE)以及压料板34(Blank Holder)，而上模30也俗称为母模。其中该上模30或冲头32通常受到一驱动机构40的驱动，而可作上、下规律性运动，又，除了设定为规律性，也可为受控制指令设定，为分阶段式的运行。与该冲头32相对应的上模30，该上模30为搭配冲头32的型态而通常为一具有凹陷部的模具，如同本实施例，该冲头32与上模30分为“凸”、“凹”的相对应模具，但并不限于该型态。该压料板34提供一适当的压料力道，可对高张力金属板10(板料)在冲头32、上模30进行相对性运动时进行夹持，故加工时，高张力金属板10置于压料板34与上模30间，且被夹持住，然后冲头32往高张力金属板10移动，引伸至上模30中。

本发明的特色在于该冲头32与压料板34的压着部34a两边形成有一段差区S，该段差区S相对设于高张力金属板10预定弯折尾端12(或称为变形)的外缘，具体距离预定弯折尾端12约略5mm～20mm(可调整值)，将令高张力金属板10的尾端12外缘形成一段差14，该段差区S成为冲头32与压料板34的分模线C。本实施例为以区块型式的压料板34，表示于图面的左右两侧，使具有一预定面积的高张力金属板10被放置在冲压设备的冲头32与压料板34之上，在高张力金属板10成型的过程中受到压料板34与上模30间的滑动作用，充分受到该段差区S的压制、而产生段差14来避免该高张力金属板10成型后的尾端反弹作用。

请连续参阅图4至图6所示，为本发明冲压设备一系列动作步骤，在本发明中许多因素不加以考虑，如：压料板34与上模30或冲头32间的摩擦关系、压料板34的压料力道等，主要仍着重克服料件成型之后的反弹以及省略制程，合先叙明。首先，冲头32必须连接一驱动机构，一般为油压机，藉以带动冲头作上、下运动，在之前的图3已有说明。图4中，该冲压步骤开始，压料板34位于一预计高度，该高度略与冲头32相同而形成一平面，该高张力金属板10置放在该平面上，亦或于开始阶段冲头32与压料板34即位于同一平面上(请参考图3)；参阅图5，进入第一阶段冲压，压料板34或其压着部34a提供一适当的压料力道，可对高张力金属板10在冲头32、上模30进行相对性运动时进行夹持，而由驱动机构40驱使冲头32上升一第一距离，使该高张力金属板10呈现粗略变形，该部分变形是随着冲头32逐渐进入上模30、并与压料板34的段差区S为变化；参阅图6，进入第二阶段冲压，由该驱动机构40驱使冲头32上升一第二距离，使该高张力金属板10持续变形，该高张力金属板10随着冲头32顶起而逐渐贴于上模30的边缘部位，段差区S也逐渐形成；参阅图7，为其成型示意图，在进入第三阶段冲压，由驱动机构40驱使冲头32上升一第三距离，该第三阶段冲压将令冲头32冲压到底至高张力金属板10完成变形，并使该高张力金属板10外缘12因冲头32与压料板34的压着部两边有一段差区S模具结构而形成一段差14。由此可了解，透过分阶段冲压以及模具结构的设计，将使高张力金属板10在成型的过程中充分受到压制，故该材料将塑性变形，产品成型后，该段差14将压制(抵销)尾端外缘反弹力道，所以成型品仅需经剪边、整形步骤即可完成。

又，要说明的是，前述冲头32上升的第一、第二、第三距离，是为配合图面所示而界定的，而实际上驱动机构40驱使冲头32上升是线性连续的，即为不分段连续式的反复运动，在此特予释明。

本发明的变化实施部分请参阅图8，进一步于上模30的至少一端边设有一调整机构36，至少由一可旋控导螺杆362以及可调整的垫体364构成，该调整机构36能够调整冲头32与压料板34之间的模具段差区S。譬如，若原先高张力金属板的段差形成需在为外缘10mm，若规格需要改变增减a时，则可操控该导螺杆362进而带动垫体364使该成为10mm±a，该a值即为该调整机构36的增减量，进而改变冲头32与压料板34的模具段差区S相对深浅。故，以该调整机构36可以配合不同厚薄度、弯折角度需求或金属板性质，在一裕度范围内进行调整，达到最佳成型效能。

Claims (7)

1. 一种高张力金属板的成型制法，指透过一冲头，一与该冲头为相对应的上模以及一压料板所构成的冲压设备对一高张力金属板所进行的冲压步骤，其中，该冲头与压料板的压着部侧边形成有一段差区，该步骤为：

将压料板位于一预计高度，该高度略与冲头相同而形成一平面，该高张力金属板置放在该平面上；

由一驱动机构驱使冲头上升一第一距离的第一阶段冲压，使该高张力金属板呈现粗略变形；

由该驱动机构驱使冲头上升一第二距离的第二阶段冲压，使该高张力金属板为持续变形；

由该驱动机构驱使冲头上升一第三距离的第三阶段冲压，该第三阶段冲压为冲压到底至高张力金属板完成变形，并且使该高张力金属板外缘具有一段差。

2. 一种高张力金属板的成型制法，指透过一冲头，一与该冲头为相对应的上模以及一压料板所构成的冲压设备对一高张力金属板所进行的冲压步骤，其中，该冲头与压料板形成有一段差区，该步骤为：

开始阶段冲头与压料板于同一平面上，该高张力金属板置放在该平面上；

由一驱动机构驱使冲头上升一第一距离的第一阶段冲压，使该高张力金属板呈现粗略变形；

由该驱动机构驱使冲头上升一第二距离的第二阶段冲压，使该高张力金属板为持续变形；

由该驱动机构驱使冲头上升一第三距离的第三阶段冲压，该第三阶段冲压为冲压到底至高张力金属板完成变形，并且使该高张力金属板外缘具有一段差。

3. 一种冲压设备，可利用冲压使高张力金属板变形，并且使该高张力金属板外缘具有一段差，该设备包括有：一冲头，一与该冲头为相对应的上模以及一压料板，其中，该冲头与压料板的压着部两边形成有一段差区，该段差区相对设于高张力金属板预定弯折的外缘，使具有一预定面积的高张力金属板被放置在冲压设备的冲头与压料板之间，使高张力金属板成型的过程将充分受到该段差区的压制而形成一段差、而可避免该高张力金属板成型后的反弹作用。

4. 如权利要求3所述的冲压设备，其特征在于：进一步于上模的至少一端边设有一调整机构，该调整机构至少由一导螺杆以及可调整的垫体构成。

5. 一种冲压设备，可利用冲压使高张力金属板变形，并且该金属材料板外缘部具有一段差，该设备包括有：

一驱动机构；

一受驱动机构的驱动，而可作上、下规律性运动的冲头；

一与该冲头为相对应的上模；

可提供一适当的压料力道，并对高张力金属板在冲头、上模进行相对性运动时进行夹持的压料板；

于该冲头与压料板的压着部具有段差区，该段差区相对设于高张力金属板预定弯折端的外缘。

6. 如权利要求5所述的冲压设备，其特征在于：进一步于上模的至少一端边设有一调整机构，该调整机构至少由一导螺杆以及可调整的垫体构成。

7. 如权利要求5所述的冲压设备，其特征在于；该段差区为冲头与压料板的分模线。

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